VMware vSphere解決策の概要
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vCenter Server Appliance（vCSA）は、管理者がESXiクラスタを効果的に運用できるようにする、強力な一元管理システムであり、vSphere用の単一コンソールです。VMプロビジョニング、vMotion処理、High Availability（HA；高可用性）、Distributed Resource Scheduler（DRS；分散リソーススケジューラ）、Tanzu Kubernetes Gridなどの主要な機能を簡易化します。VMwareクラウド環境に欠かせないコンポーネントであり、サービスの可用性を考慮して設計する必要があります。
vSphereの高可用性
VMwareのクラスタテクノロジは、ESXiサーバを仮想マシンの共有リソースプールにグループ化し、vSphere High Availability（HA；高可用性）を提供します。vSphere HAは、仮想マシンで実行されるアプリケーションに対して、使いやすく高可用性を提供します。クラスタでHA機能を有効にすると、いずれかのESXiホストが応答しなくなったり分離されたりした場合に、各ESXiサーバが他のホストとの通信を維持します。 HAクラスタは、そのESXiホストで実行されていた仮想マシンのリカバリを、クラスタ内の残りのホスト間でネゴシエートできます。ゲストオペレーティングシステムに障害が発生すると、vSphere HAは影響を受ける仮想マシンを同じ物理サーバ上で再起動します。vSphere HAを使用すると、計画的停止の削減、計画外停止の防止、システム停止からの迅速なリカバリが可能になります。
vSphere HAクラスタ：障害が発生したサーバからVMをリカバリします。
VMware vSphereはNetApp MetroClusterまたはSnapMirrorのアクティブ同期を認識しないため、vSphereクラスタ内のすべてのESXiホストが、ホストおよびVMグループのアフィニティ構成に応じてHAクラスタ処理の対象となるホストとして認識されることを理解しておくことが重要です。
ホスト障害の検出
HAクラスタが作成されるとすぐに、クラスタ内のすべてのホストが選択対象になり、いずれかのホストがマスターになります。各スレーブはマスターに対してネットワークハートビートを実行し、マスターはすべてのスレーブホストに対してネットワークハートビートを実行します。vSphere HAクラスタのマスターホストは、スレーブホストの障害を検出する役割を果たします。
検出された障害のタイプによっては、ホストで実行されている仮想マシンのフェイルオーバーが必要になる場合があります。
vSphere HAクラスタでは、次の3種類のホスト障害が検出されます。
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障害-ホストが機能を停止しました。
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分離-ホストがネットワークから分離されます。
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パーティション-ホストとマスターホストとのネットワーク接続が失われます。
マスターホストは、クラスタ内のスレーブホストを監視します。この通信は、1秒ごとにネットワークハートビートを交換して行われます。マスターホストは、スレーブホストからのハートビートの受信を停止すると、ホストの稼働状況を確認してから、ホストに障害が発生したことを宣言します。マスターホストが実行する活性チェックでは、スレーブホストがいずれかのデータストアとハートビートを交換しているかどうかを確認します。また、マスターホストは、管理IPアドレスに送信されたICMP pingにホストが応答するかどうかをチェックして、単にマスターノードから隔離されているか、ネットワークから完全に隔離されているかを検出します。これは、デフォルトゲートウェイに対してpingを実行することによって行われます。隔離アドレスを手動で指定することで、隔離検証の信頼性を高めることができます。
ベストプラクティス
NetAppでは、隔離アドレスを少なくとも2つ追加し、各アドレスをサイトローカルにすることを推奨しています。これにより、隔離検証の信頼性が向上します。
ホスト隔離時の対応
[Isolation Response]はvSphere HAの設定で、vSphere HAクラスタ内のホストが管理ネットワーク接続を失い、実行は継続した場合に仮想マシンでトリガーされる処理を決定します。この設定には、[Disabled]、[Shut Down and Restart VMs]、[Power Off and Restart VMs]の3つのオプションがあります。
[Shut Down]は、[Power Off]よりも優れています。[Power Off]では、最新の変更がディスクにフラッシュされたり、トランザクションがコミットされたりしません。仮想マシンが300秒以内にシャットダウンされない場合は、電源がオフになります。待機時間を変更するには、詳細オプションdas.isolationshutdowntimeoutを使用します。
HAは隔離時の対応を開始する前に、vSphere HAマスターエージェントがVM構成ファイルが格納されたデータストアを所有しているかどうかを確認します。そうでない場合、VMを再起動するマスターがないため、ホストは隔離時の対応をトリガーしません。ホストはデータストアの状態を定期的にチェックして、マスターロールを持つvSphere HAエージェントがデータストアを要求しているかどうかを判断します。
ベストプラクティス
NetAppでは、[Host Isolation Response]を[Disabled]に設定することを推奨しています。
ホストがvSphere HAマスターホストから分離またはパーティショニングされ、ハートビートデータストアまたはpingを介してマスターと通信できなくなると、スプリットブレイン状態が発生することがあります。マスターは、隔離されたホストの停止を宣言し、クラスタ内の他のホスト上のVMを再起動します。仮想マシンのインスタンスが2つ実行され、そのうちの1つだけが仮想ディスクの読み取りまたは書き込みを実行できるため、スプリットブレイン状態が発生します。VM Component Protection（VMCP）を設定することで、スプリットブレイン状態を回避できるようになりました。
VMコンポーネント保護（VMCP）
vSphere 6で強化されたHA関連機能の1つにVMCPがあります。VMCPは、ブロック（FC、iSCSI、FCoE）とファイルストレージ（NFS）のAll Paths Down（APD）状態とPermanent Device Loss（PDL）状態からの保護を強化します。
Permanent Device Loss（PDL）
PDLとは、ストレージデバイスに永続的に障害が発生した場合、または管理上削除されて元に戻ることがない場合に発生する状態です。NetAppストレージアレイは、デバイスが永続的に失われたことを宣言するSCSIセンスコードをESXiに発行します。vSphere HAの[Failure Conditions and VM Response]セクションで、PDL状態が検出されたあとの応答を設定できます。
ベストプラクティス
NetAppでは、[Response for Datastore with PDL]を[* Power off and restart VMs]に設定することを推奨しています。この状態が検出されると、vSphere HAクラスタ内の正常なホストでVMが即座に再起動されます。
すべてのパスがダウン（APD）
APDは、ストレージデバイスがホストからアクセスできなくなり、アレイへのパスが使用できなくなった場合に発生する状態です。ESXiは、これをデバイスの一時的な問題とみなし、再び使用可能になることを想定しています。
APD状態が検出されると、タイマーが開始されます。140秒後、APD状態が正式に宣言され、デバイスはAPDタイムアウトとしてマークされます。140秒が経過すると、[Delay for VM Failover APD]で指定された分数がカウントされます。指定した時間が経過すると、影響を受ける仮想マシンが再起動されます。必要に応じて異なる方法（[Disabled]、問題Events]、[Power Off and Restart VMs]）で応答するようにVMCPを設定できます。
ベストプラクティス
NetAppでは、[Response for Datastore with APD]を「* Power off and restart VMs（conservative）*」に設定することを推奨しています。
保守的とは、HAがVMを再起動できる可能性を示します。[Conservative]に設定すると、APDの影響を受けるVMは、別のホストで再起動できることがわかっている場合にのみ再起動されます。アグレッシブの場合、HAは他のホストの状態を認識していなくてもVMの再起動を試行します。その結果、VMが配置されているデータストアにアクセスできるホストがないと、VMが再起動されない可能性があります。
タイムアウトになる前にAPDステータスが解決され、ストレージへのアクセスが回復した場合は、明示的に設定していないかぎり、仮想マシンが不要に再起動されることはありません。環境がAPD状態から回復した場合でも応答が必要な場合は、[Response for APD Recovery After APD Timeout]を[Reset VMs]に設定する必要があります。
ベストプラクティス
NetAppでは、[Response for APD Recovery After APD Timeout]を[Disabled]に設定することを推奨します。
NetApp MetroCluster向けVMware DRSの実装
VMware DRSは、クラスタ内のホストリソースを集約する機能で、主に仮想インフラストラクチャ内のクラスタ内での負荷分散に使用されます。VMware DRSは、クラスタ内でロードバランシングを実行するために、主にCPUリソースとメモリリソースを計算します。vSphereはストレッチクラスタリングを認識しないため、両方のサイトのすべてのホストをロードバランシングの対象とします。サイト間トラフィックを回避するために、NetAppでは、VMの論理的な分離を管理するDRSアフィニティルールを設定することを推奨しています。これにより、サイト全体に障害が発生しないかぎり、HAとDRSでローカルホストのみが使用されるようになります。
クラスタ用のDRSアフィニティルールを作成する場合は、仮想マシンのフェイルオーバー時にvSphereがそのルールを適用する方法を指定できます。
vSphere HAのフェイルオーバー動作を指定できるルールには、次の2種類があります。
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VMの非アフィニティルールでは、フェイルオーバー処理中に指定した仮想マシンが分離されたままになります。
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VMホストアフィニティルールは、フェイルオーバー処理中に、指定した仮想マシンを特定のホストまたは定義されたホストグループのメンバーに配置します。
VMware DRSのVMホストアフィニティルールを使用すると、サイトAとサイトBを論理的に分離して、特定のデータストアのプライマリ読み取り/書き込みコントローラとして設定されたアレイと同じサイトのホストでVMを実行できます。また、VMホストアフィニティルールを使用すると、仮想マシンはストレージに対してローカルなままになり、サイト間でネットワーク障害が発生した場合に仮想マシンの接続が確保されます。
次に、VMホストグループとアフィニティルールの例を示します。
ベストプラクティス
NetAppでは、障害が発生した場合にvSphere HAによって違反されるため、「must」ルールではなく「should」ルールを実装することを推奨しています。「must」ルールを使用すると、サービスが停止する可能性があります。
サービスの可用性は常にパフォーマンスより優先されるべきです。データセンター全体で障害が発生した場合、「must」ルールではVMホストアフィニティグループからホストを選択する必要があり、データセンターが使用できなくなっても仮想マシンは再起動されません。
NetApp MetroClusterでのVMware Storage DRSの実装
VMware Storage DRS機能を使用すると、データストアを1つのユニットに集約し、Storage I/O Controlのしきい値を超えた場合に仮想マシンディスクのバランスを調整できます。
Storage I/O Controlは、Storage DRS対応のDRSクラスタではデフォルトで有効になっています。Storage I/O Controlを使用すると、I/Oの輻輳時に仮想マシンに割り当てるストレージI/Oの量を管理者が制御できるため、重要度の高い仮想マシンを優先してI/Oリソースを割り当てることができます。
Storage DRSは、Storage vMotionを使用して、データストアクラスタ内の別のデータストアに仮想マシンを移行します。NetApp MetroCluster環境では、仮想マシンの移行をそのサイトのデータストア内で制御する必要があります。たとえば、サイトAのホストで実行されている仮想マシンAを移行する場合は、サイトAのSVMのデータストア内で移行するのが理想的です。そうしないと、仮想ディスクの読み取り/書き込みはサイト間リンクを介してサイトBから行われるため、仮想マシンは引き続き動作しますが、パフォーマンスは低下します。
ベストプラクティス
NetAppでは、ストレージサイトのアフィニティに従ってデータストアクラスタを作成することを推奨しています。つまり、サイトAに対するサイトアフィニティが設定されたデータストアクラスタと、サイトBに対するサイトアフィニティが設定されたデータストアを混在させないでください。
Storage vMotionを使用して仮想マシンを新規にプロビジョニングまたは移行するたびに、NetAppそれらの仮想マシンに固有のすべてのVMware DRSルールを手動で更新することを推奨します。これにより、ホストとデータストアの両方について、サイトレベルで仮想マシンのアフィニティが確保され、ネットワークとストレージのオーバーヘッドが削減されます。